机器人关节的力矩传感器标定方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种机器人关节的力矩传感器标定方法和系统，该方法包括以下步骤：控制目标关节对应的目标臂沿着预设方向匀速运动，并且每经过一个运动周期记录目标臂的位置以及目标关节对应的力矩传感器的测量数值；提取测量数值最大或最小时对应的目标臂的第一位置数据集，并根据第一位置数据集获取目标臂的目标位置；根据目标位置控制目标臂运动至力臂等于零的第二位置；根据第二位置获取力矩传感器的偏置。由此，通过控制机器人的机械臂进行相应的运动即可实现对力矩传感器的标定，无需额外增加负载，从而大大降低了标定时间以及操作的复杂性，提高了标定效率。提高了标定效率。提高了标定效率。

【技术实现步骤摘要】
机器人关节的力矩传感器标定方法和系统


[0001]本专利技术涉及传感器标定
，具体涉及一种机器人关节的力矩传感器标定方法和一种机器人关节的力矩传感器标定系统。

技术介绍

[0002]相关技术中，在对力矩传感器进行标定时，需要额外增加负载进行标定，不仅操作复杂，而且大大提高了标定时间，降低了标定效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种机器人关节的力矩传感器标定方法，通过控制机器人的机械臂进行相应的运动即可实现对力矩传感器的标定，无需额外增加负载，从而大大降低了标定时间以及操作的复杂性，提高了标定效率。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种机器人关节的力矩传感器标定方法，其特征在于，包括以下步骤：控制所述目标关节对应的目标臂沿着预设方向匀速运动，并且每经过一个运动周期记录所述目标臂的位置以及所述目标关节对应的力矩传感器的测量数值；提取所述测量数值最大或最小时对应的所述目标臂的第一位置数据集，并根据所述第一位置数据集获取所述目标臂的目标位置；根据所述目标位置控制所述目标臂运动至力臂等于零的第二位置；根据所述第二位置获取所述力矩传感器的偏置。
[0006]在控制所述目标关节对应的目标臂沿着所述预设方向匀速运动之前，还包括：将所述目标关节的姿态调整至目标姿态，使得所述目标关节的轴线与所述目标臂的重力方向垂直。
[0007]在控制所述目标关节对应的目标臂沿着所述预设方向匀速运动之前，还包括：针对所述机器人与底座相连的关节，将所述机器人安装在水平底座上进行标定。
[0008]根据所述第一位置数据集获取所述目标臂的目标位置包括：计算所述第一位置数据集中的每个第一位置数据的平均值，以获取所述目标臂的目标位置。
[0009]根据所述目标位置控制所述目标臂运动至力臂等于零的第二位置，包括：在所述目标位置上控制所述目标臂逆时针或者顺时针转动90
°
，以使所述目标臂运动至力臂等于零的第二位置。
[0010]机器人关节的力矩传感器标定方法还包括：根据所述力矩传感器的偏置计算所述目标关节的一阶重力矩，并根据所述一阶重力矩对所述目标关节进行重力补偿。
[0011]在控制所述目标关节对应的目标臂沿着所述预设方向匀速运动之前，还包括：对所述机器人的各关节进行零位校准。
[0012]所述匀速运动的速度处于5度/s～10度/s内。
[0013]一种机器人关节的力矩传感器标定系统，其特征在于，第一控制模块，所述第一控制模块用于控制所述目标关节对应的目标臂沿着预设方向匀速运动，并且每经过一个运动
周期记录所述目标臂的位置以及所述目标关节对应的力矩传感器的测量数值；第一获取模块，所述第一获取模块用于提取所述测量数值最大或最小时对应的所述目标臂的第一位置数据集，并根据所述第一位置数据集获取所述目标臂的目标位置；第二控制模块，所述第二控制模块用于根据所述目标位置控制所述目标臂运动至力臂等于零的第二位置；第二获取模块，所述第二获取模块用于根据所述第二位置获取所述力矩传感器的偏置。
[0014]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的机器人关节的力矩传感器标定方法。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术通过控制机器人的机械臂进行相应的运动即可实现对力矩传感器的标定，无需额外增加负载，从而大大降低了标定时间以及操作的复杂性，提高了标定效率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例的机器人关节的力矩传感器标定方法的流程图；
[0018]图2为本专利技术的一个具体实施例的对协作机器人目标关节的姿态进行调整的示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例的机器人关节的力矩传感器标定系统的方框示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]图1是根据本专利技术实施例的机器人关节的力矩传感器标定方法的流程图。
[0022]如图1所示，本专利技术实施例的机器人关节的力矩传感器标定方法可包括以下步骤：
[0023]S1，控制目标关节对应的目标臂沿着预设方向匀速运动，并且每经过一个运动周期记录目标臂的位置以及目标关节对应的力矩传感器的测量数值。
[0024]需要说明的是，在控制目标关节对应的目标臂沿着预设方向匀速运动之前，可以调整机器人的目标关节的姿态，使得目标关节的轴线与目标臂重力方向垂直。使得目标臂成为了目标关节的负载。
[0025]以协作机器人为例，如图2所示，在本专利技术的一个实施例中，目标关节可为肘部关节，规定其零位为机器人小臂竖直向上的位置，即图2中的状态，此时参数未知的小臂即为肘部关节的负载，小臂运动到不同位置时会在肘部关节产生不同数值的力矩，肘部关节的力矩传感器可以测量这个力矩值。
[0026]在本专利技术的另一个实施例中，如图2所示，目标关节可为第一关节，规定其零位为机器人大臂、小臂均保持竖直向上的位置，即图2中的状态，此时参数未知的大臂及大臂以上的所有关节及小臂即为第一关节的负载，大臂运动到不同位置时会在第一关节产生不同数值的力矩，第一关节的力矩传感器可以测量这个力矩值。
[0027]需要说明的是，本专利技术中的机器人可包括但不限于六轴机器人，也可为其他机器
人，例如，可为八轴机器人。
[0028]其中，针对机器人与底座相连的关节，其关节轴线无法通过变换机器人姿态调整至与重力方向垂直，因此，可将机器人安装在水平底座上进行标定。
[0029]进一步的，在控制目标关节对应的目标臂沿着预设方向匀速运动之前，可对机器人的各关节进行零位校准，并具体地，可采用常规手段(例如，定制工装、激光跟踪仪等手段)对机器人的各关节进行零位校准，校准后的机器人，各关节的指令位置和实际位置的差值在误差允许范围内。由此，在对机器人关节的力矩传感器标定之前，可对机器人的各关节进行零点校准，以确保后续对目标关节对应的目标臂进行准确控制，从而确保标定的准确性。
[0030]进一步而言，在控制目标关节对应的目标臂沿着预设方向(例如，逆时针)匀速运动，运动速度可以可处于5度/s～10度/s内，以两级机械臂为例，与一级机械臂和二级机械臂相连的关节为目标关节，可控制二级机械臂以目标关节为圆心沿逆时针方向匀速转动。此时，可每经过一个运动周期(运动周期可处于30～50ms内)记录目标臂的位置以及目标关节对应的力矩传感器的测量数值。短周期内获取更多的记录数据，保证后续位置计算的准确性。由此，能够准确地记录目标臂的位置信息。
[0031]S2，提取测量数值最大或最小时对应的目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节的力矩传感器标定方法，其特征在于，包括以下步骤：控制所述目标关节对应的目标臂沿着预设方向匀速运动，并且每经过一个运动周期记录所述目标臂的位置以及所述目标关节对应的力矩传感器的测量数值；提取所述测量数值最大或最小时对应的所述目标臂的第一位置数据集，并根据所述第一位置数据集获取所述目标臂的目标位置；根据所述目标位置控制所述目标臂运动至力臂等于零的第二位置；根据所述第二位置获取所述力矩传感器的偏置。2.根据权利要求1所述的机器人关节的力矩传感器标定方法，其特征在于，在控制所述目标关节对应的目标臂沿着所述预设方向匀速运动之前，还包括：将所述目标关节的姿态调整至目标姿态，使得所述目标关节的轴线与所述目标臂的重力方向垂直。3.根据权利要求2所述的机器人关节的力矩传感器标定方法，其特征在于，在控制所述目标关节对应的目标臂沿着所述预设方向匀速运动之前，还包括：针对所述机器人与底座相连的关节，将所述机器人安装在水平底座上进行标定。4.根据权利要求1
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3所述的机器人关节的力矩传感器标定方法，其特征在于，根据所述第一位置数据集获取所述目标臂的目标位置包括：计算所述第一位置数据集中的每个第一位置数据的平均值，以获取所述目标臂的目标位置。5.根据权利要求4所述的机器人关节的力矩传感器标定方法，其特征在于，根据所述目标位置控制所述目标臂运动至力臂等于零的第二位置，包括：在所述目标位置上控制所述目标臂逆时针或者顺时针转动90
°
，以使...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏洪兴，崔元洋，孙欣然，刘刚，
申请(专利权)人：遨博北京智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：